La lumière visible, et les autres :

Ce qu'on appelle lumière est, en général, un mélange de plusieurs couleurs. Quand la lumière du Soleil est dispersée dans l'espace par un prisme ou par une goutte d'eau, nous pouvons voir les différentes couleurs qui la composent dans l'arc-en-ciel.

 La lumière visible, entre le rouge et le violet, est celle que l'oeil humain détecte. Mais cette lumière n'est qu'une toute petite partie du spectre électromagnétique, qui comprend, au delà du rouge, l'infrarouge, les micro-ondes et les ondes radio, et au delà du violet, l'ultra-violet, les rayons X et les rayons gamma.

Ces rayonnements sont tous de même nature. Les différentes régions du spectre électromagnétique ont des noms différents parce qu'elles correspondent à des détecteurs différents et à des mécanismes d'émission différents.

 

Noms des différentes parties du spectre électromagnétique. Observatoire de Paris / LESIA

 

Les spectres en astrophysique :

L'astronomie étudie la position et le mouvement des étoiles et des planètes, à partir d'images. Pour étudier la structure physique des objets, l'astrophysicien fait le spectre de l'étoile ou de la planète. Pour cela, il disperse sa lumière dans les différentes longueurs d'onde, Le spectre est la quantité de lumière par couleur, autrement dit la quantité d'énergie en fonction de la longueur d'onde comme la courbe verte de la figure ci-dessous qui représente un spectre stellaire.

Spectre d'une étoile. Observatoire de Paris/ASM

 

On peut aussi représenter un spectre par une bande alternant des raies claires et sombres comme dans la figure ci-dessous. Le spectre ci-dessous, entre 370 et 410 nanomètres (soit 0.37 et 0.41 microns)  correspond à un tout petit intervalle dans l'ultra-violet, du spectre ci-dessus. Il montre la très grande richesse des raies stellaires.

Spectres stellaires et positions de raies de l'hydrogène (H) et du calcium (CAII). Observatoire de Paris/ASM

On peut séparer le spectre d'une étoile en deux composantes, un spectre de corps noir qui dépend de sa température (courbe bleue de la figure ci-dessus), et des raies d'absorption qui dépendent de la composition de son atmosphère, ce qui donne la courbe verte. Les innombrables raies spectrales donnent accès à la composition chimique de l'étoile, dont l'hydrogène, son principal composant.

 

Observer la lumière du ciel :

Certaines parties du rayonnement électromagnétique venant des objets célestes n'atteignent pas le sol, parce qu'elles sont absorbées par l'atmosphère. Pour observer le ciel dans ces longueurs d'onde, il faut envoyer les récepteurs dans l'espace.

 Transparence du ciel et type d'instruments pour observer le ciel dans les différentes parties du spectre électromagnétique . (figure à traduire)

 

Quelques chiffres/unités sur la lumière :

La lumière/le rayonnement électromagnétique se propage à la vitesse c= 299 790 km/s. La lumière met 8 minutes 22 secondes pour aller de la surface du Soleil à la Terre.

Les quantités qui définissent la lumière sont :

• La fréquence, f, est le nombre de pulsations par seconde (l'unité est le hertz)
• La période, P=1/f,  est la durée d'une pulsation (l'unité est la seconde)
• La longueur d'onde λ=c x P (l'unité est le mètre ou le micron=10^-6 mètre, ou le nanomètre=10^-9mètre)
• L'énergie E= h x f (l'unité est le Joule)

h est la constante de Planck : h = 6.626x10^-34 joule.seconde.

 

Pour en savoir plus, vous pouvez visiter ces pages.

(SUITE : Le corps noir)